實驗名稱：電壓放大器在低頻探測天線技術(shù)研究中的應(yīng)用

實驗設(shè)備：信號發(fā)生器，ATA-2161

電壓放大器，LiNbO3材料，頻譜儀，線圈等。

實驗內(nèi)容：提出了一款工作在45kHz的壓電天線。分析壓電天線的遠場磁感應(yīng)強度和輻射效率的理論計算公式，并通過在COMSOL中仿真不同壓電材料，不同圓柱體尺寸、不同鍍金厚度以及不同耦合環(huán)尺寸對壓電天線性能的影響，得到在遠場磁感應(yīng)強度和輻射效率上都優(yōu)異的壓電天線。

實驗過程：

(1)壓電天線的設(shè)計;

經(jīng)過不斷調(diào)試，選擇LiNbO3作為壓電材料設(shè)計壓電天線，該壓電天線在COMSOL中的物理模型如圖所示。

(2)壓電天線的實測過程;

在壓電天線的諧振頻率的實測中，利用函數(shù)信號發(fā)生器發(fā)送45 kHz的正弦波，再利用ATA- -2161電壓放大器將正弦波的電壓幅度放大，將放大的電壓輸入到LiNbO3晶體兩端，再利用接收線圈接收LiNbO3晶體輻射出的電磁波，并通過在接收線圈上加調(diào)諧電容使接收線圈諧振最后利用頻譜儀對接收線圈進行掃頻，可得到LiNbO3壓電天線的諧振頻率。

壓電天線的發(fā)送信號系統(tǒng)

壓電線圈的接收信號系統(tǒng)

(3)通過改變LiNbO3晶體兩端電壓和接收線圈與LiNbO3晶體之間的間距，可以測得不同電壓和不同間距下接收線圈的接收功率。

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壓電天線收發(fā)信息系統(tǒng)的實物測試

實驗結(jié)果：

(1)不同電壓和不同間距下接收線圈的接收功率

(2)空曠環(huán)境下不同間距下接收線圈的接收功率。

實驗結(jié)論：

圖對比發(fā)現(xiàn)兩者一致，驗證了壓電天線具有向外輻射電磁波的特性。通過改變LiNbO;晶體兩端輸入電壓和接收線圈與LiNbO3壓電天線之間的距離,測得不同情況下接收線圈的接收功率。之后我們?nèi)タ諘绺蓴_小的環(huán)境對壓電天線再次進行了測試，在LiNbO3晶體兩端輸入電壓為115V情況下測得壓電天線最遠距離下能接收到的輻射功率，最遠距離為58 m，其輻射功率為-138 dBm。

實驗中所用到的電壓放大器ATA-2161參數(shù)指標：

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審核編輯：湯梓紅